Die Anodengleichspannung wird über eine Drossel zur Röhrenanode geführt. Der Schwingkreis bildet einem kapazitiven Dreipunkt-Oszillator. Aus der Schwingkreisspule wird induktive elektrische Energie auf dem Spannungsniveau einer Spielzeugeisenbahn, also etwa 20 Volt, entzogen. Die Spule sorgt zudem für eine strikte galvanische Trennung der Eisenbahn vom Stromnetz.

Der Schwingkreis: die Serienschaltung der Kondensatoren mit 9.4, 10 und 47 nF (siehe Schaltbild) bildet zusammen mit der Primärwicklung L₁ der Hochfrequenzspule einen Schwingungskreis. Die Induktivität von L₁ beträgt 200 µH. Die Resonanzfrequenz liegt bei 173 kHz. Durch Spule und Kondensatoren fließt ein hoher HF-Strom von 2 Ampere. Ein Ferrit- oder Eisenkern wird nicht benötigt. Am 47-nF-Kondensator wird die Rückkopplungsspannung abgegriffen und über einen Dämpfungswiderstand von etwa 1 kΩ auf des Steuergitter der PL 508 geführt. Die 4,7-mH-Drosselspule im Anodenkreis dient der Gleichspannungszufuhr. Eine günstige, fertig konfektionierte Induktivität ist hier völlig ausreichend. Diese Drossel ist für die HF praktisch unpassierbar.

Alternative Röhren: An Stelle der PL 508 könnte man auch eine PL 504 verwenden, ohne dass Änderungen an der Schaltung nötig wären, abgesehen von den unterschiedlichen Sockelbelegungen der beiden Röhren. Mit PL 504 könnte das Schaltnetzteil noch mehr Leistung liefern, doch muss der Ausgangsgleichrichter stärker ausgelegt werden. Die Fähigkeiten der kleineren PL 508 sind für die Modelleisenbahn aber vollkommen ausreichend, und außerdem ist die Röhre in der Anschaffung im Vergleich zu ihrer großen Schwester unschlagbar günstig.

Schirmgitter-Vorwiderstand: Entscheidend für optimale Funktion ist der Wert des Vorwiderstands am Schirmgitter. Er bestimmt die Selbstregulation des Oszillators bei Laständerung. Im Leerlauf sollen am Schirmgitter etwa 120 V liegen, unter Last dagegen bis zu 190 V. Das ist wichtig für guten Wirkungsgrad und geringe Röhrenbelastung.

Die HF-Spule hat primär 72 Windungen aus Hochfrequenzlitze Typ 120/0,071, verteilt auf zwei Kammern des zylindrischen Spulenkörpers. Eine dritte Kammer dazwischen bleibt leer. Sie ist für einen Teil der Sekundärwicklung vorgesehen. Den Spulenkörper habe ich an der Drehbank aus einem Polyethylenzylinder gedreht. Dabei habe ich auch die Zwischenwände für die Kammerunterteilung stehen lassen. Diese sind für die hochspannungsfeste Isolation von Primär- und Sekundärseite wichtig.

In der mittleren Kammer zwischen den Hälften der Primärwicklung befinden sich die ersten 2 ½ Windungen der Sekundärwicklung. Die zweiten 2 ½ Windungen sitzen auf einer Kunststoffscheibe, die kippbar im hohlen Innenraum des Spulenkörpers aufgehängt ist. Diese Bauweise garantiert eine enge magnetische Kopplung zwischen Primär- und Sekundärspule und gleichzeitig eine sichtbare galvanische Trennung.

Kontaktfreie Fahrspannungseinstellung mit Kippspule: Die Ausgangsspannung wird durch Kippen der inneren Spulenscheibe um ihre Querachse eingestellt. Die Scheibe ist auf zwei Messingstiften in entsprechenden Löchern der Spulenkörpers gelagert. Die Stifte dienen auch der Stromzuführung. Nach vorn ist sie mit einer Lüsterklemme an die Steuerkurbel gekoppelt. In Nullstellung ist der Wicklungssinn der Scheibe gegenüber der fixen Teilspule auf dem Spulenkörper entgegengesetzt. Die induzierten Spannungen heben sich nahezu auf. Dreht die Scheibe allmählich um 180°, dann werden die beiden Teilspannungen zunehmend phasengleich. Gleichrichter und Zug erhalten eine höhere Fahrspannung. Die Fahrspannung läßt sich stufenlos einstellen.

Geht auch ein Stufenschalter ? Das hatte ich anfangs auch gedacht: eine Sekundärspule mit vier oder fünf Anzapfungen anbringen sowie einen Stufenschalter. Fahrtechnisch im Prinzip o.k.! Leider waren sämtliche erhältlichen Schalter viel zu schwach, beziehungsweise zu teuer. Die meisten sind für nur 0,5 A Strombelastung ausgelegt. Hier jedoch ist mit 4 Ampere HF-Strom zu rechnen. Da halten allzu filigranen Kontaktfedern sicher nicht lange durch. Die kontaktfreie Regelung mit Kippspule hat dieses Problem nicht.

Der HF-Oszillator mit der Schwingkreisspule. Links: die Leistungspentode. Rechts von der Spule: die Schwingkreiskapazitäten. Dahinter der schwarze Ladeelko für die Anodengleichspannung.

Die kippbare Regulatorscheibe mit einem Teil der Sekundärwingung. Die elektrische Verbindung erfolgt über die beiden Achsstummel vorn und hinten.

Der Spulenkörper, den ich an der Drehbank aus einem Polyethylenzylinder gedreht habe. Außendurchmesser ca. 5 cm. Man erkennt gut die einzelnen Kammern und die Stege dazwischen, die für die gegenseitige Isolation sorgen.

Die Primärspule habe ich mit dem L-Culator berechnet. Input-Daten waren neben Spulengeometrie, Windungszahl, Drahtsorte und Betriebsfrequenz auch die Klemmenspannung, die ich mittels Oszi und Hochspannungstastkopf (412 V effektiv sind 1160 Vss !) ermittelt habe. Daraus berechnet der L-Culator die magnetische Feldstärke, den Spulenstrom, die Induktivität, die Verlustleistung, die Resonanzkapazität und viele andere Parameter.

Hans Martin Sauer 2016